(57)【要約】      （修正有）【課題】振動対策や、熱対策の冷却装置等を必要とせず、小型で構造の簡易化な旋光度測定装置と濃度測定装置を提供する。  【解決手段】ファラデー素子を用いずに小型、低電圧で駆動できる液晶素子を用いて光線の偏光方向の変調を行うことで、特に振動対策や、熱対策の冷却装置等を必要としないようにし、装置全体の小型化、構造の簡易化が可能で、更に低消費電力での測定を可能にした。更に参照用の光学系における透過光の信号と試料を通過してくる透過光の信号を合致させるように検光子を回転させたときの検光子の角度を用いて旋光度を用いることによって、旋光角が大きい場合でも容易に測定が可能となる。【選択図】図１
2005265649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、前記直線偏光の旋光度を変調する旋光度変調手段と、該旋光度変調手段によって旋光度が変調された直線偏光が試料へ出射されることによって、前記試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる検光子と、該検光子を透過してくる透過光を検出する光検出手段を備えた旋光度測定装置であって、前記旋光度変調手段は液晶素子によって構成され、前記検光子における透過光が前記光検出手段によって検出される信号情報をもとに前記検光子を回転させたときの前記検光子の角度より前記試料の旋光度を測定する旋光度測定装置。
【請求項２】
直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、前記直線偏光の旋光度を変調する旋光度変調手段と、該旋光度変調手段によって旋光度が変調された直線偏光が試料へ出射されることによって、前記試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる検光子と、該検光子を透過してくる透過光を検出する光検出手段を備えた旋光度測定装置であって、前記旋光度変調手段は液晶素子によって構成され、該液晶素子によって旋光度が変調された直線偏光を分割することによって前記試料を通過しない参照用の光学系を設け、該参照用の光学系における透過光の信号情報と前記試料を通過してくる透過光の信号情報を合致させるように前記検光子を回転させたときの前記検光子の角度より旋光度を測定する旋光度測定装置。
【請求項３】
直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、前記直線偏光の旋光度を変調する旋光度変調手段と、該旋光度変調手段によって旋光度が変調された直線偏光が試料へ出射されることによって、前記試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる検光子と、該検光子を透過してくる透過光を検出する光検出手段を備えた旋光度測定装置であって、前記旋光度変調手段は液晶素子によって構成され、該液晶素子によって旋光度が変調された直線偏光を分割することによって前記試料を通過しない参照用の光学系を設け、該参照用の光学系における透過光の信号情報と前記試料を通過してくる透過光の信号情報を近接させるように前記検光子を回転させたときの前記検光子の角度と、前記参照用の光学系における透過光の信号情報と前記試料を通過してくる透過光の信号情報の差成分を用いて旋光度を算出する旋光度測定装置。
【請求項４】
前記液晶素子によって、前記参照用の光学系における透過光の信号波形が、一定周期で極大を取り、極大値が一定となるように直線偏光を変調することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の旋光度測定装置。
【請求項５】
前記参照用の光学系における透過光の信号波形が、一定周期で極大を取り、極大値が一定となるように、前記参照用の光学系における透過光の信号を前記液晶素子の駆動電圧にフィードバックさせることを特徴をする請求項４に記載の旋光度測定装置。
【請求項６】
前記試料の旋光度測定の際に、前記試料と、旋光度が既知の参照試料を測定し、前記参照試料の測定値で、前記試料の測定値の補正を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の旋光度測定装置。
【請求項７】
前記直線偏光出力手段における光源が交換可能であり、波長の異なる複数の光源を用いることにより、複数の波長における前記試料の旋光度の測定を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の旋光度測定装置。
【請求項８】
前記直線偏光出力手段から出力した直線偏光を一波長の光線のみを透過させるフィルターに出射し透過させ、該フィルターにおける透過波長において前記試料の旋光度の測定を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の旋光度測定装置。
【請求項９】
前記試料は尿であり、前記試料中の旋光性物質は尿糖、尿中アミノ酸または尿中タンパク質であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の旋光度測定装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の旋光度測定装置で測
定する旋光度より試料中の旋光性物質の濃度を算出する濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は旋光度測定装置および濃度測定装置に関し、特に試料内に含まれる旋光性物質の濃度を安定かつ高精度に測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料内の旋光性物質の濃度を測定する手段として、その旋光度の測定より濃度を求める光学的な方式は有用であるとされている。これは、例えばグルコース濃度を測定する方法としては、他にＧＯＤ法などの酵素を用いた酵素法が知られているが、この方法では電極を試料に接触させる必要があり、また測定原理上、測定回数に限度があるため一定期間ごとのメンテナンスや、装置の一部の交換、緩衝液の追加などの処置を行う必要が生じる。その点、旋光度測定などの光学的方式においては、直接試料に触れることなく測定することが可能であるため、特にメンテナンス等を必要とせず、長い期間において測定が可能であるためである。
【０００３】
旋光度より試料内の旋光性物質の濃度を求める方法の原理は式１に基づく。
θ（λ）＝α（λ）・ｃ・Ｌ（式１）
ここで、θ（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光度、α（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光性物質の比旋光度、ｃは試料内における旋光性物質の濃度、Ｌは試料の光路長である。式１において、比旋光度α（λ）は旋光性物質固有の係数であり、試料の光路長Ｌも同様に濃度測定前に既知の値であるため、試料に光線を入射したときの旋光度θ（λ）を測定することにより、旋光性物質の濃度ｃを求めることが出来る。
【０００４】
従来の旋光度の測定方法としては、例えば図４に示す様なものが挙げられる。図４において平行光を出射する光源５０１から出射した光線は偏光子５０２を透過することにより偏光子５０２の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となり、試料５０３に入射する。試料５０３を通過した光線は検光子５０４に入射し、検光子５０４の透過軸方向の光成分のみが透過し、光検出器５０５の受光部に到達する。ここで、検光子５０４は検光子ローテーター５０６によって回転することが出来る。このとき、偏光子５０２と検光子５０４の透過軸の相対角度をθ、光検出器５０５で検出される光の強度をＩ1とする。仮に、試料に旋光性がない場合、θとＩの関係は式２で表される。
Ｉ1＝Ｔ×Ｉ0×（ｃｏｓ2θ）（式２）
ここで、Ｔは試料の透過率、Ｉ0は試料への入射光強度である。なお、各光学素子での反射等の影響は無いものと仮定している。
【０００５】
次に、試料に旋光性がある場合を想定し、試料による旋光度をβとすると光検出器５０５で検出される光強度Ｉ2は式３で表される。
Ｉ2＝Ｔ×Ｉ0×（ｃｏｓ2（θ−β））（式３）
式２と式３を比較すると、試料に旋光性がある場合、光検出器５０５で検出される強度が０となる点、すなわち消光点がβだけずれることになる。よって、消光点のずれを検出することにより試料による旋光度を測定することが出来る。
【０００６】
しかし、この方式だと変調成分が存在しないため、良いＳ／Ｎが得られず、消光点の位置を正確には把握しにくい。そこで、精度を向上させるためにファラデー素子を用いて光線の偏光方向を変調させる方式が使用されている。偏光方向を変調することによって、この変調周波数成分のみの信号をその他のノイズ成分と分離することができるため、Ｓ／Ｎの高い信号を取り出すことができ、高精度に旋光度を測定することが出来る。例えば特許文献１においてはファラデーセルを用いて周波数ｆで変調された直線偏光を試料に照射し
、変調信号が極大と極小の時の検出信号に基づいて演算を行い、旋光度を算出している。また、特許文献２においては被検試料にソレノイドコイルで磁界を印加し、ファラデー効果によってその結果生じる偏光方向の変化に基づき、試料の旋光度を測定する方式としている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２３６５４２号公報（図１）
【特許文献２】特開平９−１４５６０５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した方法には以下のような課題が生じる。従来の旋光度測定器では光変調にファラデーセルを用いているが、例えば、変調量が大きくなるとファラデーセルに供給する電流も大きくなり、これによって駆動器の容量を大きくする必要がある。また、電流増加によりファラデーセルの発熱量も増えるため、冷却装置等が必要となるため、装置全体が大型化、複雑化してしまう。また、周波数変調を行う際に、周波数特性を良好にするためには変調周波数を高くする必要があるが、この場合コイルの振動が大きくなるため、振動対策、騒音対策が必要となる。これには、例えばコイル層間に挟む絶縁シートの厚みを厚くしたり、コイルが振動しない様に固定するための樹脂を流し込む等の対策が考えられるが、係る対策はコイルの密閉構造を促してしまい、コイルの発熱により旋光度測定器自体の温度が上昇してしまうため、同様に冷却装置等を必要とする。このため、旋光計の構成が複雑化し、装置の規模も大きくならざるを得ない。
【０００９】
そこで、本発明では上述した従来技術による問題点を解消するため、試料の旋光度測定を安定かつ高精度に行い、かつ、小型で構造が簡易な旋光度測定装置および濃度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの課題を解決するために本発明による旋光度測定装置および濃度測定装置は、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明の旋光度測定装置は、直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、直線偏光の旋光度を変調する旋光度変調手段と、旋光度変調手段によって旋光度が変調された直線偏光が試料へ出射されることによって、試料内の旋光性物質によって旋光されて試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる検光子と、検光子を透過してくる透過光を検出する光検出手段を備えた旋光度測定装置であって、旋光度変調手段は液晶素子によって構成され、検光子における透過光が光検出手段によって検出される信号情報をもとに検光子を回転させたときの検光子の角度より試料の旋光度を測定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における旋光度測定装置は、直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、直線偏光の旋光度を変調する旋光度変調手段と、旋光度変調手段によって旋光度が変調された直線偏光が試料へ出射されることによって、試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる検光子と、検光子を透過してくる透過光を検出する光検出手段を備えた旋光度測定装置であって、旋光度変調手段は液晶素子によって構成され、液晶素子によって旋光度が変調された直線偏光を分割することによって試料を通過しない参照用の光学系を設け、参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報を合致させるように検光子を回転させたときの検光子の角度より旋光度を測定することを特徴とする。
【００１２】
また本発明における旋光度測定装置は、直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、直線
偏光の旋光度を変調する旋光度変調手段と、旋光度変調手段によって旋光度が変調された直線偏光が試料へ出射されることによって、試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる検光子と、検光子を透過してくる透過光を検出する光検出手段を備えた旋光度測定装置であって、旋光度変調手段は液晶素子によって構成され、液晶素子によって旋光度が変調された直線偏光を分割することによって試料を通過しない参照用の光学系を設け、参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報を近接させるように検光子を回転させたときの検光子の角度と、参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報の差成分を用いて旋光度を算出することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、液晶素子によって、参照用の光学系における透過光の信号波形が、一定周期で極大を取り、極大値が一定となるように直線偏光を変調することが好ましい。
【００１４】
また本発明は、参照用の光学系における透過光の信号波形が、一定周期で極大を取り、極大値が一定となるように、参照用の光学系における透過光の信号を液晶素子の駆動電圧にフィードバックさせることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は試料の旋光度測定の際に、試料と、旋光度が既知の参照試料を測定し、参照試料の測定値で、試料の測定値の補正を行うことが好ましい。
【００１６】
また、本発明における直線偏光出力手段における光源が交換可能であり、波長の異なる複数の光源を用いることにより、複数の波長における試料の旋光度の測定を行うことは有用である。
【００１７】
また、本発明における直線偏光出力手段から出力した直線偏光を一波長の光線のみを透過させるフィルターに出射し透過させ、フィルターにおける透過波長において試料の旋光度の測定を行うことは有用である。
【００１８】
また、本発明における試料は尿であり、試料中の旋光性物質は尿糖、尿中アミノ酸、または尿中タンパク質である場合に有用である。
【００１９】
また、本発明の濃度測定装置は旋光度測定装置で測定した旋光度より試料中の物質の濃度を算出することを特徴とする。
【００２０】
（作用）
試料の旋光度を測定する旋光度測定装置および旋光度を測定することにより試料内の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、旋光度変調素子として液晶素子を用いて直線偏光の偏光方向の変調を行い、液晶素子によって旋光度が変調された直線偏光が試料と検光子を透過してくる透過光の信号情報をもとに検光子を回転させたときの検光子の角度を用いて、もしくは、直線偏光を分割することによって試料を通過しない参照用の光学系を設け、参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報を合致させるように検光子を回転させたときの検光子の角度、あるいは検光子の角度と、参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報の差成分を用いて旋光度を算出することにより、試料の旋光度測定を安定かつ高精度に行い、かつ、小型で簡易な構造とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明のように、本発明の旋光度測定装置および濃度測定装置においては、下記に記載する効果を有する。
【００２２】
試料の旋光度を測定する旋光度測定装置および旋光度を測定することにより試料内の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、ファラデー素子を用いずに小型、低電圧で駆動できる液晶素子を用いて光線の偏光方向の変調を行うことで、特に振動対策や、熱対策の冷却装置等を必要としないため、装置全体の小型化、構造の簡易化が可能で、更に低消費電力での測定が可能である。また液晶素子を用いて変調を行い、更に試料と検光子を透過してくる透過光の信号情報をもとに検光子を回転させたときの検光子の角度を用いて旋光度を測定することによって、旋光角が大きい場合でも容易に測定が可能となる。
【００２３】
また、直線偏光を分割することによって試料を通過しない参照用の光学系を設け、参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報を合致させるように検光子を回転させたときの検光子の角度を用いて旋光度を用いることによって、変調信号に変化が生じた場合でも安定した測定が可能となる。
【００２４】
また、 参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報を合致させるように検光子を回転させたときの検光子の角度に加え、そのときの参照用の光学系における透過光の信号情報と試料を通過してくる透過光の信号情報の差成分を用いて旋光度を算出することで、より高精度の旋光度測定が可能となる。
【００２５】
また、参照用の光学系における信号を用いて液晶素子の駆動電圧にフィードバックを行うことによって、温度など周囲の環境が変化した場合にも常に安定した偏光方向の変調を行うことができ、試料の旋光度測定を安定かつ高精度に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を用いて本発明を利用した旋光度測定装置および濃度測定装置の最適な実施形態を説明する。
【００２７】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態の例である。図１において駆動回路１１３によって駆動されるレーザダイオードなどの光源１０１より出射された光線をコリメートレンズ１０２に入射する。ここで、光源１０１はある一定の波長の光線を出射するものであって、レーザダイオードに限るものではない。コリメータレンズ１０２は入射してきた光線を平行光にするものであって、光源からの光線の広がり角等によって位置を変化させる。次に、コリメータレンズ１０２によって平行光となった光線をスリット１０３を通過させ、偏光子１０４に入射する。スリット１０３は光線の照射範囲を絞る目的でのみ使用するため、場合によっては無くても可能である。偏光子１０４によって光線は偏光子１０４の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となる。本実施形態においては偏光子１０４の透過軸はｙ軸方向とする。次に偏光子１０４を透過してきた直線偏光を液晶素子１０５に入射する。本実施形態においては、液晶素子１０５はｙ軸に対して４５度方向にホモジニアス配向したもので、液晶素子１０５を通過した光線はｘ、ｙ方向に軸を持つ楕円偏光となり、その楕円率は液晶駆動回路１１４によって液晶へ印加される電圧によって変化する。次に、光線はλ／４波長板１０６に入射する。ここで、λ／４波長板１０６はｙ軸方向に軸を持つものであり、λ／４波長板１０６を通過した光線は直線偏光となる。この時、その直線偏光の偏光方向は液晶素子１０５を通過した光線の楕円率に依存するため、液晶素子１０５に印加した電圧によって変化する。従って、液晶素子１０５によって直線偏光の偏光方向の変調が可能となる。
【００２８】
次に、液晶素子１０５によって変調した光線を次に試料の入った試料セル１０８に入射する。ここで、試料セル１０８を通過する光線は、試料を通過する際、その試料内の旋光性物質によって未知の変位量だけ旋光する。このときの変位量は試料内の旋光性物質の濃度、試料を通過する光線の光路長の長さに比例する。ここで、試料セル１０８における光
線が通過する面は光線をあまり吸収しない様に透過率の高い透明なものである必要があり、これには例えばガラスなどが挙げられる。
【００２９】
試料セル１０８を通過した光線は次に検光子１０９に入射する。検光子１０９においては、検光子１０９の透過軸方向の光成分のみが透過し、光検出器１１０の受光部に到達する。ここで、検光子１０９はギア１１５と接続しており、モータ１１６によって回転することが出来るものであり、透過軸方向が可変となっている。光検出器１１０は受光した光線の強度を電圧信号として出力するものであり、出力された信号は増幅器等により増幅し、ＰＣなどの演算器１１７に入力する。演算器１１７は演算のみでなくコントローラとして液晶駆動回路１１４やモータ１１６のコントロールも行い、また、演算器１１７で算出された結果は表示手段１１８に転送し、表示する。
【００３０】
この時、演算器１１７に入力した信号情報とモータ１１６により角度が変化した検光子１０９の角度のデータを用いて試料の旋光度を測定する。以下に測定方法の一例を記載する。例えば、液晶素子１０５を駆動する電圧を任意の周波数ｆとし、ｙ軸方向に光軸を持った直線偏光の偏光方向が液晶素子１０５とλ／４波長板１０６を通過した後にｙ軸に対して変調角度±δ、周波数ｆで変調する様にする。このとき、検光子１０９の透過軸方向がｘ軸であるとすると、試料内に旋光性物質がない場合は光検出器１１０で得られる信号は図２（ａ）に示す様な極大値が一定で周波数２ｆの波形となる。図２において横軸は時間軸、縦軸は検出された光線の強度を示す。ここで、試料内に旋光性物質が存在する場合、試料内の旋光性物質により旋光される量をγとすると、検光子１０９に到達する光線はｙ軸に対して、（−δ＋γ）から（δ＋γ）の角度範囲で偏光方向が変位している。このとき、光検出器１１０で得られる信号からは図２（ａ）に示す様な極大値が一定で、周波数２ｆの波形は得られない。そこで、光検出器１０９より得られる信号を観察しながら、モータ１１６を制御し、図２（ａ）の様な波形が観察される角度まで、検光子１０９を回転させる。信号処理の方法としては例えば、周波数２ｆで現れる極大値を測定し、極大値の差が０となる様に検光子１０９を回転する方法や、極大値の比が１となる様に検光子１０９を回転する方法などが挙げられる。このときの検光子１０９の回転角度が試料１０８による旋光度となるため、旋光度の測定が可能となる。
【００３１】
この方式によって、小型、低電圧で駆動できる液晶素子を用いることにより、特に振動対策や、熱対策の冷却装置等を必要としないため、装置全体の小型化、構造の簡易化が可能で、更に低消費電力での測定が可能である。
【００３２】
また、試料内の旋光性物質が既知のものであり、比旋光度が測定前に既知である場合には、式１により旋光度を求めることで、旋光性物質の濃度を求めることが可能であるため、同様に小型で高精度の濃度測定装置を提供することが出来る。
【００３３】
また、実際の測定においては試料セル等の影響を受けて測定値が変動する可能性があるため、試料の旋光度測定の際に、試料と、例えば純水など旋光度が既知の参照試料を測定し、参照試料の測定値で、試料の測定値の補正を行うことによってより正確な測定が可能である。
【００３４】
また、本実施形態においては、光源としてレーザダイオードなどのある一定の波長の光線を出射するものを用いているが、これに限るものではなく、フィルターなどを用いることによって特定波長の光線を出射させる方法も考えられる。
【００３５】
（第二の実施形態）
図３は本発明の第二の実施形態の例である。図３において、光学素子等に関しては第一の実施形態と同様のものとする。第一の実施形態と同様、駆動回路１１３によって駆動さ
れるレーザダイオードなどの光源１０１より出射された光線をコリメートレンズ１０２に入射する。コリメートレンズ１０２は入射してきた光線を平行光にするものであって、光源からの光線の広がり角等によって位置を変化させる。次に、コリメートレンズ１０２によって平行光となった光線をスリット１０３を通過させ、偏光子１０４に入射する。偏光子１０４によって光線は偏光子１０４の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となる。本実施形態においては偏光子１０４の透過軸はｙ軸方向とする。次に偏光子１０４を透過してきた直線偏光を液晶素子１０５とλ／４波長板１０６に入射する。ここで、第一の実施形態と同様に直線偏光の偏光方向が変調される。
【００３６】
次に、液晶素子１０５によって変調した光線を次にビームスプリッタ等の光分岐手段２０７に入射する。光分岐手段２０７によって、２本の光線はそれぞれ透過方向と反射方向に分岐される。ここで、透過方向の光線を光線Ａとし、反射方向の光線を光線Ｂとする。光線Ａは次に試料の入った試料セル１０８に入射する。ここで、試料セル１０８を通過する光線Ａは、試料を通過する際、その試料内の旋光性物質によって未知の変位量だけ旋光する。
【００３７】
試料セル１０８を通過した光線Ａは次に第一の検光子３０９に入射する。第一の検光子３０９においては、第一の検光子３０９の透過軸方向の光成分のみが透過し、第一の光検出器３１０の受光部に到達する。ここで、第一の検光子３０９はギア１１５と接続しており、モータ１１６によって回転することが出来るものであり、透過軸方向が可変となっている。第一の光検出器３１０は受光した光線の強度を電圧信号として出力するものであり、出力された信号は増幅器等により増幅し、ＰＣなどの演算器１１７に入力する。第一の実施形態と同様、演算器１１７は演算のみでなくコントローラとして液晶駆動回路１１４やモータ１１６のコントロールも行い、また、演算器１１７で算出された結果は表示手段１１８に転送し、表示する。
【００３８】
また、光分岐手段１０７によって分岐された光線の内、反射方向の光線Ｂは次に第二の検光子３１１に入射する。第二の検光子３１１においては、第二の検光子３１１の透過軸方向の光成分のみが透過し、第二の光検出器３１２の受光部に到達する。第二の光検出器３１２は第一の光検出器３１０と同様、受光した光線の強度を電圧信号変化として出力するものであり、出力された信号は増幅器等により増幅し、演算器１１７に入力する。
【００３９】
この時、演算器１１７に入力した信号情報とモータ１１６により角度が変化した第一の検光子３０９の角度のデータを用いて試料の旋光度を測定する。以下に測定方法の一例を記載する。例えば、液晶素子１０５を駆動する電圧を任意の周波数ｆとし、ｙ軸方向に光軸を持った直線偏光の偏光方向が液晶素子１０５とλ／４波長板１０６を通過した後にｙ軸に対して変調角度±δ、周波数ｆで変調する様にする。この時、第二の検光子３１１の透過軸方向をｘ軸方向とすると、光線Ｂにより第二の光検出器３１２においては、図２（ａ）の様な波形が観察される。すなわち、角度が一周期変調する間に消光点を二度通過するので、周波数２ｆで極大値が一定の波形が観察される。ここで、偏光子１０４、第一の検光子３０９、第二の検光子３１１はクロスニコルの状態で光を完全に透過させないものとする。
【００４０】
ここで、液晶分子は温度特性を持つものが多く、周囲の温度変化等によって液晶素子１０５による変調量が変化してしまうことが考えられる。その場合、第二の光検出器３１２で得られた信号波形は図２（ａ）に示した様な周波数２ｆの波形ではなく、例えば、図２（ｂ）に示す様な波高比のずれた波形が観察されることがある。そこで、第二の光検出器３１２によって得られた信号波形を液晶駆動回路１１４にフィードバックし、常に図２（ａ）の様な波形となる様、調整をしながら液晶素子１０５を駆動するものとする。
【００４１】
次に、光線Ａに関しては、試料内の旋光性物質により未知量だけ旋光される。仮に未知量をγとすると、第一の検光子３０９に到達する光線Ａはｙ軸に対して、（−δ＋γ）から（δ＋γ）の角度範囲で偏光方向が変調している。このとき、第一の検光子３０９の透過軸方向がｘ軸であるとすると、第一の光検出器３１０で得られる信号からは図２（ａ）に示す様な周波数２ｆの波形は得られない。そこで、第一の光検出器３０９より得られる信号を観察しながら、モータ１１６を制御し、図２（ａ）の様な波形が観察される角度まで、第一の検光子３０９を回転させる。信号処理の方法としては例えば、周波数２ｆで現れる極大値を測定し、極大値の差が０となる様に第一の検光子３０９を回転する方法や、極大値の比が１となる様に第一の検光子３０９を回転する方法などが挙げられる。このときの第一の検光子３０９の回転角度が試料１０８による旋光度となるため、旋光度の測定が可能となる。
【００４２】
この方式によって、第一の実施形態と同様、小型、低電圧で駆動できる液晶素子を用いることにより、特に振動対策や、熱対策の冷却装置等を必要としないため、装置全体の小型化、構造の簡易化が可能で、更に低消費電力での測定が可能である。
【００４３】
また、液晶素子の温度特性による、周囲の温度が変化した場合における変調量の変化に対しても、参照用の光路を設け、参照用の光路から得られる信号を用いてフィードバックすることにより、安定した変調をすることができ、高精度の旋光度測定が可能である。
【００４４】
また、第一の実施形態と同様、試料内の旋光性物質が既知のものであり、比旋光度が測定前に既知である場合には、式１により旋光度を求めることで、旋光性物質の濃度を求めることが可能であるため、同様に小型で高精度の濃度測定装置を提供することが出来る。
【００４５】
また、第一の実施形態と同様、実際の測定においては試料セル等の影響を受けて測定値が変動する可能性があるため、試料の旋光度測定の際に、試料と、例えば純水など旋光度が既知の参照試料を測定し、参照試料の測定値で、試料の測定値の補正を行うことによってより正確な測定が可能である。
【００４６】
（第三の実施形態）
次に第三の実施形態について図４を用いて説明する。光学素子等に関しては第一の実施形態と同様のものとする。第一の実施形態と同様、駆動回路１１３によって駆動されるレーザダイオードなどの光源１０１より出射された光線をコリメートレンズ１０２に入射する。次に、コリメートレンズ１０２によって平行光となった光線をスリット１０３を通過させ、ｙ軸方向に透過軸を持つ偏光子１０４に入射する。偏光子１０４によって光線は偏光子１０４のｙ軸方向に光軸を持つ直線偏光となり、次に偏光子１０４を透過してきた直線偏光を液晶素子１０５とλ／４波長板１０６に入射する。ここで、第一の実施形態と同様に直線偏光の偏光方向が変調される。
【００４７】
次に、液晶素子１０５によって変調した光線を次にビームスプリッタ等の光分岐手段１０７に入射し、透過方向の光線Ａと、反射方向の光線Ｂに分割する。光線Ａは次に試料セル１０８に入射し、試料を通過する際、その試料内の旋光性物質によって未知の変位量だけ旋光する。次に光線Ａは第一の検光子３０９に入射し、第一の検光子３０９の透過軸方向の光成分のみが透過し、第一の光検出器３１０の受光部に到達する。ここで、第一の検光子３０９は第一の実施形態と同様、ギア１１５と接続しており、モータ４０１によって回転することが出来るものであり、透過軸方向が可変となっている。第一の光検出器３１０は受光した光線の強度を電圧信号として出力するものであり、出力された信号は増幅器等により増幅し、ＰＣなどの演算器１１７に入力する。演算器１１７は演算のみでなくコントローラとして液晶駆動回路１１４やモータ４０１のコントロールも行い、また、演算器１１７で算出された結果は表示手段１１８に転送し、表示する。
【００４８】
また、光分岐手段１０７によって分岐された光線の内、反射方向の光線Ｂは次に第二の検光子３１１に入射し、第二の検光子３１１の透過軸方向の光成分のみが透過し、第二の光検出器３１２の受光部に到達する。第二の光検出器３１２は第一の光検出器３１０と同様、受光した光線の強度を電圧信号変化として出力するものであり、出力された信号は増幅器等により増幅し、演算器１１７に入力する。
【００４９】
この時、演算器１１７に入力した信号情報とモータ４０１により角度が変化した第一の検光子３０９の角度のデータを用いて試料の旋光度を測定する。以下に測定方法の一例を記載する。例えば、液晶素子１０５を駆動する電圧を任意の周波数ｆとし、ｙ軸方向に光軸を持った直線偏光の偏光方向が液晶素子１０５とλ／４波長板１０６を通過した後にｙ軸に対して変調角度±δ、周波数ｆで変調する様にした場合に、第一の実施形態と同様、第二の光検出器３１２から得られる信号波形は図２（ａ）に示す様な周波数２ｆの波形となる。このとき、第一の実施形態と同様、第二の光検出器３１２によって得られた信号波形を液晶駆動回路１１４にフィードバックし、常に周波数２ｆの波形となる様、調整をしながら液晶素子１０５を駆動する。
【００５０】
次に、光線Ａに関しては、試料内の旋光性物質により未知量だけ旋光される。このため、第一の検光子３０９の透過軸方向がｘ軸であるとすると、第一の光検出器３１０で得られる信号は図２（ａ）に示す様な周波数２ｆの波形は得られない。そこで、第一の光検出器３０９より得られる信号を観察しながら、モータ４０１を制御し、図２（ａ）の様な波形が観察される角度まで、第一の検光子３０９を回転させる。
【００５１】
ここで、本実施形態におけるモータ４０１は簡易的なものであり、非常に高精度での角度の制御は難しいものとする。しかし、高精度のモータと比較すると構造が簡易であり小型であるものとする。仮に本実施形態においては、モータ４０１によって、第一の検光子の回転角が０．１度刻みで制御できるものとすると、第一の実施形態の様に第一の検光子３０９の角度のデータのみを用いて測定する旋光度の分解能は０．１度となる。        
【００５２】
そこで、第一の検光子３０９の角度のデータに加えて、第一の光検出器３１０における信号情報と第二の光検出器３１２における信号情報との差成分より算出される旋光度を用いて旋光度を算出することにより、精度の劣る制御系を用いた場合においても高精度の測定を行うことが可能となる。例えば、モータ４０１によって、第二の光検出器３１２における信号と第一の光検出器３１０における信号が出来るだけ近接するように第一の検光子３０９を回転させた場合においても、モータ４０１による制御の分解能の限界によって、第一の光検出器３１０における信号は正確に周波数２ｆの信号とはならない場合が考えられる。そこで、そのときの第一の検光子３０９の角度に加え、第一の光検出器３１０で得られる信号波形の周波数２ｆで現れる極大値を測定し、極大値の差や、極大値の比を用いて旋光度を算出する方法などが挙げられる。例えば、極大値の比を用いる場合、あらかじめ極大値の比と旋光度の関係式を構築しておき、関係式に従い、極大値の比に対応して旋光度を算出する。すなわち、実際の旋光度と第一の検光子３０９とのずれ分の旋光度を算出することができるため、よって、第一の光検出器３０９の角度に算出した旋光度を加えることで、モータ４０１による制御の分解能の限界で測定できなかった高精度の領域まで測定することが出来る。
【００５３】
本実施形態においては、モータによる機械的動作による測定に加えて、更に信号波形を用いて測定を行う方式であるため、例えば、非常に高精度のモータなどの検光子の回転の制御系を必要とせず、簡易的な制御系を用いた場合においても、高精度な測定が可能となる。これにより、装置全体が簡易的な構造とすることができ、小型化が可能となる。
【００５４】
また、第一の実施形態と同様、試料内の旋光性物質が既知のものであり、比旋光度が測定前に既知である場合には、式１により旋光度を求めることで、旋光性物質の濃度を求めることが可能であるため、同様に小型で高精度の濃度測定装置を提供することが出来る。
【００５５】
また、第一の実施形態と同様、実際の測定においては試料セル等の影響を受けて測定値が変動する可能性があるため、試料の旋光度測定の際に、試料と、例えば純水など旋光度が既知の参照試料を測定し、参照試料の測定値で、試料の測定値の補正を行うことによってより正確な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第一の実施形態における旋光度測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における光検出器の出力波形を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態における旋光度測定装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第三の実施形態における旋光度測定装置の構成を示す図である。
【図５】従来例における旋光度測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０１  光源
１０２  コリメートレンズ
１０４  第一の偏光子
１０５  液晶素子
１０６  λ／４波長板
１０７  光分岐手段
１０９  検光子
１１４  液晶駆動回路
１１６  モータ
３０９  第一の検光子
３１０  第一の光検出器
３１１  第二の検光子
３１２  第二の光検出器
４０１  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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